ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛЫХ ФЛУКТУАЦИИ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ Советский патент 1973 года по МПК G04F10/04 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может использоваться при разработке измерителей флуктуации временных интервалов.

Известны цифровые устройства для измерения флуктуации измеряемых величин, содержащие генератор счетных (квантующих импульсов), формирователи импульсов, триггер, схемы совпадений, счетчик импульсов и времязадающую схему.

Недостатком таких измерителей флуктуации временных интервалов является неудобство, связанное с получением результата путем ста1истической обработки результатов многократных измерений, а также малая разрещающая способность.

Цель изобретения - повысить разрешающую способность измерителя и упростить процесс измерения.

Это достигается путем введения в устройство регулируемых линий задержки, входы которых подключепы к формирователям импульсов начала и конца измеряемых интервалов, а выходы к триггеру, и делителя частоты, формирующего старт-импульсы.

Благодаря введению допол 1ительпых узлов измеритель обеспечивает простое измерение флуктуации временных интервалов с высокой разрещающей способностью.

На фиг. 1 приведена блок-схема измерителя малых флуктуации временных интервалов; па фиг. 2 - временная диаграмма, иллюстрирующая его работу.

Измеритель состоит из формирователей импульсов начала 1 и конца 2 измеряемых временных интервалов, регулируемых линий задержки 3, 4, триггера 5, схем совпадений 6, 7, генератора квантующих импульсов 8, делптеля частоты 9, времязадающего устройства 10, счетчика импульсов 11.

Измеритель работает следуюн им образом. Высокостабильный генератор импульсов 8

вырабатывает последовательпость квантующих импульсов, которые иодаются на схему совпадепий 6, времязадающее устройство 10 и делитель частоты 9. Делитель частоты 9 служит для синхронизации стартовых импульсов

и задает частоту их следования. Импульсы начала и конца временного интервала подаются на формирователи 1, 2 и регулируемые линии задержки 3, 4. С номощью линии задержки 4 осуществляется постоянный сдвиг

начала временного интервала относительно квантующей последовательности па 0,5 to. С помощью линии задержки 3 регулируется временное ноложение конца квантуемого интервала в пределах (О-to). Триггер 5 с раздельными входами преобразует интервал, заданный импульсами начала и конца, в прямоугольный импульс, равный по длительности

4эм 4- А

где Лт--регулируемая задержка конца временного интервала; - значение измеряемого временного

интервала.

Импульсы с триггера управляют схемой совпадений 6, на выходе которой получаются пачки квантующих импульсов, подаваемые па схему совпадений 7. На второй вход этой схемы подается прямоугольный имнульс, задающий время измерения:

4зм NT,

где N - коэффициент деления делителя частоты времязадающего устройства 10; Т - период следования входных нмнульсов.

Если бы флуктуации временного интервала отсутствовали, то число имиульсов в начке (см. фиг. 2) было бы постоянно и равно

1где п - целая часть отнощения квантуемого временного интервала к периоду квантующих импульсов.

За счет флуктуации времеииого интервала, когда (30(), может иметь место отсчет либо п, либо (/г+1) импульсов. Математическое ожидание выходного кода при этом будет

М п + а,

где ее Р,{п -f 1) - вероятность отсчета (п+ 1) импульса. Она зависит от ст; и математического ожидания дробной части квантуемого временного интервала

То гпзмо + AT - и/о - 0,5 to,

где ллмо-математическое ожидание измеряемого времеииого интервала.

Если 0,5/0 -о го- то а - P(4 т сх:) I 0 - Т(

-1 -Ф

При го TO 1,5г(„ у. - Ф

Здесь т То-Ь 6(/), где б(/)-нормально распределенная случайная составляющая измеряемого интервала с нулевым математическим ожиданием и среднеквадратическим отклонением at, Ф(Х)-значение нормальной функции распределения.

Зависимость дробной части математического олсидания выходного кода счетчика от величины То при различных значениях о/ приведена на фиг. 3.

Задаваясь значениями ,,5 и ,5, можно найти соответствующие им значения toi и Тог: т„, /„ - (1 - а,);

02 4-Ь(Ф(г)т„, - т,, Дт, -д., а,ф(1 а,) + Ф(«,),

Если выбрать «2 1-«ь то 2а,Ф(1-ai). Отсюда

° 2Ф-а-..) .

ф(А )-значение аргумента нормальной функции распределения.

Например, при «1 0,1; az 0,9,

(Дт, - Дт,).

2.56

Таким образом, фиксируя значения задержек Лт1 и Дт2, вводимых с помощью регулируемой линии задержки 3 и соответствующих математическим ожидаииям выходного кода

счетчика, равиым aj и можио оценить средиеквадратическое отклонение измеряемого временного интервала. За счет многократного измерения за время /изм ноказания счетчика непосредственно дают оценку математического ожидания выходного кода. Это существенно упрощает процесс измерения. Возможность достаточно точной оценки математического ожидания и точного отсчета разности задержек (Дг2 - Дт) обеснечивают высокую точность измереиия малых флуктуации временных ннтервалов.

Предмет изобретения

Измеритель малых флуктуации времеппых интервалов, содержащий формирователи имцульсов начала и конца измеряемого интервала, последовательно соединенные триггер, схемы совпадения и счетчик импульсов, а также генератор квантующих импульсов и времязадающее устройство, соединенные с соответствующими схемами совпадения, отличающийся тем, что, с целью новыщения разрешающей

способности, между формирователем импульса начала измеряемого временного интервала и одним из входов триггера включена регулируемая задержки, а между формирователем импульса конца измеряемого временного интервала и вторым входом триггера включена вторая регулируемая линия задержки, причем к выходу генератора квантующих импульсов подсоединен делитель частоты, который соединен со входом формирователя импульса копца измеряемого временного иитервала.